数控电压源.docx

数控电压源一、 技术指标及要求：1．运用所学的数字电子知识，和模拟电子知识进行电路设计2．设计出的直流电源要求输出精度高，步进电压在 1V 左右，并且调整方便3、使用通用器件4、 要求输出电压在 0-10V5、 工作电压:2-6 （典型5V）6、 工作电流：20mA（5V 时）15mA （3V 时）7、 稳压输出值:0-10V8、 步进电压值： 1V9、 输出纹波电压：W10mV10、 输出电流： 1.5A二、硬件系统设计2.1 总体设计总框图电路组成及工作原理:UT0R2U2U4R1ARP1U3ADDJU.3D7S_^3_^3L3L+5u:A图:2-2系统硬件原理图12135 i.39 羽 37 jv 王3133..J£L EA仃.己V^2.1T32. Du^mmuV^-2.1732 汽…4湘DU2.2RESPWZ：怕-=TE：-：n=--■ - ■ i i ■ IE 口 . r JJ-=TD：T>1K- • • -=TE->F-OPAHP- 七TEfOPAIJP-

内部除 CPU外，还包括128字节RAM, 4个8位并行I/O 口，5个中断优先级，2层中断 嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片内集成4K字节可改变程序Flash存 储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，满足本系统设计需要F3-Q?1.1PL3 艸討Pl.5Pf.6PL?AST (mjpy d ™)F3J(nin)pjPj 仃申嘛4 (T1JP15rlH) Pl f mu JtTALIW-B.HQH EI一HyHnll丽丽逼 国一型他丽両函甌VCC?0F I)/(ADO)P&. J/UW)PDi 3爛D引PD.-I/UW)P0,5/(AW)PO..?0. l^fAUI)EX/vpp .1LE/PR0CP2. V(AI5)P2.6/(Al-iPP3, 5/(Al3lP2. 4(.112]PK 3/ Ml If 卩惜1册 禅■打仙训P2. 0/OH]用L ATS9C5I的弓I脚排河1图2-3 AT89C51引脚图VCC：供电电压GND :接地P0 □: P0 口为一个8位双向I/O 口，P0 口可接收8个TTL门电流P1 □: P1 □为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 □缓冲器可接 收输出4个TTL门电流P2 □: P2 □为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 □缓冲器可接 收输出4个TTL门电流，P2 □输出地址的高八位P3 □: P3 □管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O □，可接收输出4个TTL 门电流。

P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 /INTO （外部中断0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （定时器0外部输入）P3.5 T1 （定时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 □同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号RST：复位，当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间ALE/PROG :当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节ALE只有在执行MOVX, MOVC指令时才起作用/PSEN:外部程序存储器的读选通信号在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信 号将不出现/EA/VPP:当/EA保持低电平时，不管是否有内部程序存储器，只访问外部程 序存储器（OOOOH-FFFFH）；当/EA端保持高电平时，先访问内部程序存储器，当 PC值超过0FFFH时，自动转向访问外部存储器XTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入XTAL2 :来自反向振荡器的输出。

D/A 转换器 DAC0832WR1AOHIJ1)3-2D1917DAC0832是双列直插式8位D/A转换器，能完成数字量输入到模拟量（电流） 输出的转换VqcILEWRaXFTLR05图 2-4 DAC0832 引脚图其主要参数如下：分辨率为8位，转换时间为l“s，满量程误差为±1LSB, 参考电压为（+10〜-10）V，供电电源为（+5〜+15）V特点：在 DAC0832 中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允 许锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控 制信号 /XFER当ILE为高电平，片选信号/CS和写信号/WR1为低电平时，输入寄存器控 制信号为高电平，这种情况下，输入寄存器的输出随输入变化此后，当 /WR1 由低电平变高时，控制信号成为低电平，此时，数据被锁存到输入寄存器中，这 样输入寄存器的输出端不再随外部数据DB的变化而变化对第二级锁存来说，传送控制信号/XFER和写信号/WR2同时为低电平时，二 级锁存控制信号为高电平，8位的DAC寄存器的输出随输入变化，当/WR2由低电 平变高时，控制信号变为低电平，将输入寄存器的信息锁存到DAC寄存器中。

图中其余各引脚的功能说明如下：① CS :片选信号，低电平有效② ILE :输入寄存器有效，高电平有效③ WR1:写信号1,低电平有效；WR2 :第2写信号(输入)，低电平有效④ XFER :传送控制信号，低电平有效，用来控制WR2⑤ DI〜DI : 8位的数据输入端，DI为最高位0 7 7⑥ I : DAC电流输出端1； I : DAC电流输出端2OUT 1 OUT 2⑦ R :反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以RFB端可以fb直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大 器的输出端和输入端之间⑧ V :基准电压，VREF范围为TO〜+10VREF⑨ V :电源电压，范围为+5〜15VCC⑩ AGND:模拟量地，即模拟电路接地端；DGND:数字量地LM324 运算放大器LM324是四运放集成电路它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器， 除电源共用外，四组运放相互独立每一组运算放大器可用左图所示的符号来表 示，它有5个引出脚，其中“ + ”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V_”为 正、负电源端，“Vo”为输出端两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输入端， Vi+ ( + )为同相输入端。

由于 LM324 运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中当去掉运放的反馈电阻时,或者 说反馈电阻趋于无穷大时（即开环状态）,理论上认为运放的开环放大倍数也为无 穷大，此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+）,就是低电 平（V-或接地）当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平功率放大模块 ULN2008功率放大模块 ULN2008 用于电路功率的放大，其前一级和后一级的电压几 乎保持不变，既电压增益接近 1，但其电流增益却很大，输出电流可达到 2-3A 它的内部结构是达林顿的，专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一 个小线圈反电动势的二极管ULN2008的输入端允许通过IC的电流200mA,饱 和压降VCE约为输入电压的2%左右用户输出口的外接负载可根据以上参数估 算采用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器 （SSR）等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡ULN2008是高耐压、大电流达林顿阵列，由七个硅NPN达林顿管组成该 电路的特点如下所示：① ULN2008的每个达林顿管都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲 器来处理的数据。

② ULN2008工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行数码管显示电路三、软件系统设计3.1 主程序流程图图 3 － 1 主程序流程图3.2 部分程序流程图图 3-2 部分程序流程图本程序设定KEY1为电压+,当按住KEY1键不松开时，输出电压以0.1V连 续步进，直至 KEY1 键松开当以一定的时间间隔点动 KEY1 键时，输出电压也为 点动步进KEY2为电压-,与KEY1功能基本相同；同时输出电压的值显示在2 个数码管上通过这种人机交换互设置，可以方便对电压源输出进行控制源程序的工作过程是：系统初始化后，默认输出 0V 电压，此时，2 个数码 管显示0.0V；然后扫描KEY1, KEY2键，当KEY1或KEY2有键按下时，程序跳转 至相应的按键处理子程序；经过按键处理子程序处理后，置相应的标志位，并处 理相应的寄存器的值；再回到主程序中，依据不同的标志位送出相应的数字量给 DAC0832，并把相应的数据送入显示缓冲区，最后显示电源输出的电压值；程序 继续扫描KEY1，KEY2键，再循环执行前面的步骤在编程过程中Rl, R2分别存放2个数码管上显示的数字；寄存器内存储待 转换的数字量B，BJF为增减标志位。

3.3 软件的设计主要完成三方面的功能：(1) KEY1,KEY2键分别控制电压的增大与减小(2) 把设置的电压送到DA,主要是对DA的操作3) 中断显示，把设置的电压显示到LED数码管上五、设计总结这次课程设计经过两。